電子測量總復習1、緒論測量的根本概念，即測量是測量主體通過比較的方法，對被測對象取得定量信息〔即量值〕的實驗過程，是人類獲取信息的根本手段，是認識客觀世界的主要工具。測量具有很重要的意義，“沒有測量，就沒有科學〞，也沒有現代文明。電子測量是指利用電子科學技術手段進行的測量，它是測量學和電子學相結合的結晶，它處于信息源頭的地位，是電子信息科學技術十分重要且開展迅速的一個分支。電子測量的內容〔1〕能量的測量對電流、電壓、功率、電場強度等參量〔2〕電路參數的測量對電阻、電感、電容、阻抗、品質因數、損耗率等參量〔3〕信號特性的測量對頻率、周期、時間、相位、調制系數、失真度等參量〔4〕電子設備性能的測量對通頻帶、選擇性、放大倍數、衰減量、靈敏度、信噪比等參量〔5〕特性曲線的測量對幅頻特性、相頻特性、器件特性等特性曲線電子測量的特點〔1〕頻率范圍寬〔2〕量程廣〔3〕精確度高〔4〕測量速度快〔5〕便于實現遙測遙控〔6〕易于實現測量過程自動化電子測量的方法

直接測量間接測量組合測量偏差式測量法〔直讀法〕零位式測量法〔比較測量法〕微差式測量法

時域測量頻域測量數據域測量隨機測量

③按測量性質分：①按測量手段分：②按測量方式分：④按物理量時間性質分：靜態〔直流〕測量穩態〔交流〕測量動態〔脈沖〕測量測量方法的選擇原那么正確可靠的測量結果=正確選擇測量方法和測量儀器+正確操作+正確處理測量數據正確選擇測量方法考慮的主要因素：被測量本身的特性所要求的測量準確度測量環境現有測量設備等否那么，即便使用價值昂貴的精密儀器設備，也不一定能夠得到準確的結果，甚至可能損壞測量儀器和被測設備。電子測量儀器：利用電子技術對各種待測量進行測量的設備，統稱為電子測量儀器。電子測量儀器的功能〔三大功能)電子測量儀器的分類電子測量儀器的誤差：固有誤差、根本誤差、工作誤差、影響誤差、穩定誤差1計量是為了保證量值的統一和準確一致的一種測量，即是一種特殊的測量。它具有統一性、準確性和法制性的三個主要特征；測量基準具有權威性和相對性；測量標準的傳遞是從上到下，逐級傳遞。國際單位制〔SI〕計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作計量器具三類量值的傳遞與跟蹤、檢定與比對1〔5〕介紹了測量的量值比較原理，包括基于比例變換的間接比較法、基于差值示零的直接比較法和復合比較法?！?〕討論了實現測量的根本技術，即變換、比較、處理和顯示技術。第2章誤差與不確定度測量誤差:測量誤差的來源：儀器誤差、方法誤差、理論誤差、影響誤差、人身誤差誤差的表示方法：絕對誤差〔修正值〕、相對誤差〔真值相對誤差、實際值相對誤差、測量值〔示值〕相對誤差；滿度誤差〕根據測量誤差的性質，測量誤差可分為隨機誤差、系統誤差、粗大誤差三類測量精度：精密度：隨機誤差影響、正確度：系統誤差影響、準確度：精密度和正確度的綜合歸納：有限次測值的算術平均值和標準差計算步驟：(1)列出測量值的數據表

(2)計算算術平均值

(3)殘差

(4)標準差的估計值〔實驗標準差〕(5)算術平均值標準差的估計值

隨機誤差性質：服從正態分布，具有以下4個特性：對稱性、單峰性、有界性、抵償性粗大誤差無規律可循，故必須當作壞值予以剔除。具體檢驗方法常見的有三種：萊特檢驗法〔n>200〕、格拉布斯檢驗法〔理論與實驗證明較好〕、中位數檢驗法系統誤差表現出恒偏大、恒偏小或周期性的特點〔有規律性〕。增加測量次數不能減少系統誤差,只能從方法、理論、儀器等方面的改進與修正來實現。恒定系統誤差的檢查和處理1)改變測量條件2)理論分析計算3)用高檔儀器比對、校準4)統計法變值系差的判定：1)剩余誤差觀察法2〕累進性系差的判別—馬利科夫判據3)周期性系差的判別——阿貝—赫梅特判據削弱系統誤差的典型技術：零示法、替代法〔置換法〕、交換法〔對照法〕、微差法絕對誤差的傳遞公式相對誤差傳遞公式等準確度分配等作用分配抓住主要誤差項進行分配最正確測量方案的選擇：函數形式的選擇、測量點的選擇測量不確定度：表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數。測量結果的表示〔三要素〕Y=y±U〔單位〕不確定度標準不確定度擴展(展伸)不確定度〔擴大uC的置信區間，提高置信概率〕A類標準不確定度uA〔由屢次測值求標準差獲得〕B類標準不確定度uB〔查已有信息求得〕合成標準不確定度uC〔A、B類的合成；多個不確定度合成〕數字的舍入〔修約〕規那么測量數據的三種表示：列表法、圖示法和公式法。第3章信號發生器測量用信號發生器，通常稱為信號源。信號發生器的功用：作鼓勵源、信號仿真、校準源信號發生器的分類正弦信號發生器的性能指標：輸出特性、頻率特性、調制特性低頻信號發生器：組成原理框圖、主振蕩器大多都采用文氏橋式振蕩器、其特點是頻率穩定，易于調節，并且波形失真小和易于穩幅。輸出電壓的調節和測讀高頻信號發生器：組成原理、主振級通常是LC三點式振蕩電路脈沖信號發生器、函數信號發生器：組成原理頻率合成的方法直接數字頻率合成法（DDS）間接鎖相式合成法（DirectAnalogFrequencySynthesis）（DirectDigitalFrequencySynthesis）直接模擬頻率合成法（DAFS）信號源主振級頻率準確度頻率穩定度通用信號源RC、LC振蕩器10-2量級10-3～10-4合成信號源晶體振蕩器10-8量級10-7量級直接模擬頻率合成法：頻率分辨力高、頻率切換快、電路龐大、復雜直接數字合成間接合成法即鎖相合成法，它是利用鎖相環〔PLL〕的頻率合成方法。PD兩輸入頻率相等根本鎖相環路是由相位比較器〔PD〕，壓控振蕩器〔VCO〕和環路濾波器〔LPF〕組成的閉合環路。輸出頻率高，結構簡單，易于集成計算機控制，頻譜純度好。頻率切換速度慢100GHz(微波)ms級間接鎖相頻率切換速度快，頻率分辨率高、頻率相位易于程控，可得任意波形處理器A/D轉換器速度限制，使頻率上限相對較低，雜散較大300MHzμs級直接數字工作可靠，頻率切換速度快，相位噪聲低，硬件電路復雜100MHzμs級直接模擬主要特點最高工作頻率速度合成方法第4章時頻測量時間和頻率的標準電子計數法測頻:原理框圖誤差電子計數法測量周期的原理框圖誤差中界頻率通用計數器：可測量頻率、頻率比、周期、時間間隔、累加計數等。其測量功能可擴展電子計數器性能的改進：多周期同步測頻〔智能計數器〕、提高時間分辨力的方法、微波計數器頻率穩定度的測量和頻率比對 衡量基準源好壞的判斷方法，包括長期穩定度和短期穩定度；穩定度的時域表征和頻域表征等內容。第5章電壓測量電壓測量的重要性、電壓測量的根本要求、電壓測量儀器的分類模擬式直流電壓的測量：讀數交流電壓的表征：交流電壓可以用峰值、平均值、有效值、波形系數以及波峰系數來表征。正弦波三角波方波波形因數KF1.111.151波峰因數KP1交流電壓的測量均值電壓表組成、刻度特性與波形誤差

峰值電壓表原理、刻度特性與波形誤差

有效值電壓表〔真有效值〕原理數字電壓表組成原理數字電壓表的主要工作特性：位數、超量程能力、分辨力A/D變換積分式比較式雙斜式、多斜式脈沖調寬式電壓反饋型V-F變換式反饋比較式逐次比較式余數循環比較式直接比較式并聯比較式分級式（流水線式）A/D轉換器的主要性能指標——讀數誤差和滿度誤差,第6章時域測量示波器的分類示波器的組成：Y〔垂直〕通道、X〔水平〕通道、顯示屏示波管的組成：電子槍、偏轉系統、熒光屏波形顯示原理：掃描、同步、連續掃描與觸發掃描、增輝、李沙育圖形示波器的Y(垂直)通道：探頭的選擇、耦合與輸入衰減、延遲線、Y放大器示波器的X(水平)通道：掃描發生器環〔掃描門、積分器、比較和釋抑電路〕、觸發電路和X放大器多蹤顯示：斷續與交替通用示波器的應用：旋鈕、選擇原那么取樣的根本原理數字存儲示波器的組成原理、顯示方式、主要的技術指標以及一些關鍵技術類型優點缺點模擬示波器直接操作控制，簡單方便數據更新快實時帶寬和實時顯示垂直分辨率高價格較低不能看到觸發前信號只能用照相方法保留波形難以顯示低重復率信號不能多通道同時測量數字示波器多通道同時采樣負時間測量單次瞬態信號測量波形存儲與數據處理能力自動測量能力易于校準有數字I/O接口可用打印機或繪圖儀繪制波形實時性不如模擬示波器水平、垂直分辨率不夠高可能出現混迭失真價格較高第7章阻抗測量阻抗測量一般是指電阻、電容、電感及相關的Q值、損耗角、電導等參數的測量。其中，電阻表示電路中能量的損耗，電容和電感那么分別表示電場能量和磁場能量的存儲和寄生參數對阻抗測試的影響。由于電阻器、電感器和電容器受到所加的電壓、電流、頻率、溫度及其它物理和電氣環境的影響而改變阻抗值，因此在不同的條件下其電路模型不同。阻抗的測量特點電阻的測量：伏安法、三用表中的電阻檔〔微小電阻值的測量、高值電阻的測量〕、電橋法〔平衡條件〕電感、電容的測量：電橋法、諧振法、數字化方法依據電橋法制成的測量儀總稱為電橋，電橋主要用來測量低頻元件。表是依據諧振法制成的測量儀器，表主要用來測量高頻元件。阻抗測量有多種方法，必須首先考慮測量的要求和條件，然后選擇最適宜的方法，需要考慮的因素包括頻率覆蓋范圍、測量量程、測量精度和操作的方便性。沒有一種方法能包括所有的測量能力，因此在選擇測量方法時需折衷考慮。應在測試頻率范圍內根據它們各自的優缺點選擇正確的測試方法。第8、9章掃頻儀(頻率特性分析儀)的原理與應用頻譜儀(頻譜分析儀)的用途、原理與分類數據域測量的根本概念及邏輯分析儀的應用考試題型一、選擇題2*15=30二、填空題1*20=20三、判斷題1*10=10四、分析計算題8*5=401、信號發生器〔框圖、DDS輸出頻率、PLL輸出頻率〕2、時頻測量〔框圖、測頻測周誤差〕3、電壓測量〔交流電壓測量、數字電壓測量誤差〕4、時域測量〔示波器應用讀數〕5、誤差與不確定度〔誤差的表示、誤差的合成、誤差的分配〕1．某測試人員在一項對航空發動機頁片穩態轉速試驗中，測得其平均值為20000轉/分鐘〔假定測試次數足夠多〕。其中某次測量結果為20002轉/分鐘，那么此次測量的絕對誤差△x＝2，實際相對誤差＝2/20000。2、為了提高測量準確度，在比較中常采用減小測量誤差的方法，如_零位測量_法、_微差測量_法、_代替測量_法。3.試述測量的定義?！泊_定量值為目的的操作〕4.什么是計量？〔實現單位統一、量值傳遞的活動5、電子測量的特點有：測量頻率范圍寬、_測量值范圍廣_、_測量準確度高_、_測量速度快_、_易于實現遙測_、易于實現測量過程的自動化和測量儀器智能化?！乘泻翁攸c？計量與測量的關系如何？1.隨機誤差的大小，可以用測量值的________來衡量，其值越小，測量值越集中，測量的________越高。2．將15.36和362.51保存3位有效數字后為__________,___________.3．用一只0.5級50V的電壓表測量直流電壓，產生的絕對誤差≤__伏。4.在測量數據為正態分布時，如果測量次數足夠多，習慣上取

作為判別異常數據的界限，這稱為萊特準那么。5.在變值系差的判別中，馬利科夫判別常用于判定____性系差，阿卑一赫梅特判別常用于判定____性系差。6.不確定度是說明測量結果可能的______程度的參數。這個參數用_________表示，也可以用_________的倍數或置信區間的半寬度表示。7、設有兩只電阻，R1=200±0.8Ω，R2=51Ω±1%，試求這兩只電阻并聯時的總阻值及誤差。8、測量電阻R消耗的功率時，可間接測量電阻值R、電阻上的電壓V、流過電阻的電流I，然后采用三種方案來計算功率：(1)請給出三種方案；(2)設電阻、電壓、電流測量的相對誤差分別為νR=±1%,νv=±2%,νI±2.5%,問采用哪種測量方案較好?9、用量程是10mA的電流表測量實際值為8mA的電流，假設讀數是8.15mA。試求測量的絕對誤差ΔI、實際相對誤差γA和引用相對誤差γm分別為多少?假設該表準確度等級S為1.5級，那么該表是否合格？1.電子計數器的測頻誤差包括_量化_誤差和_時基_誤差。2.頻率計除測頻、測周外，擴展功能有____、_____、_____、____。3.在測量周期時的主要誤差有：____和____。通用計數器采用較小的____可以減小±1誤差的影響。4.在測量周期時，為減少被測信號受到干擾造成的轉換誤差，電子計數器應采用____測量法。某計數器校準頻率誤差|△fc/fc|=1×10-9，利用該計數器將一個10MHz的晶體振蕩器標準到10-7，那么計數器閘門時間應取()5.采用電子計數器測頻時，當被計數頻率一定時，____可以減小±1誤差對測頻誤差的影響；當閘門時間一定時，____，那么由±1誤差產生的測頻誤差越大。6.在進行頻率比測量時,應將____的信號加在B通道，取出____(周期倍乘為

1)作為計數的閘門信號，將____的信號加在A通道，作為被計數的脈沖。7、某電子計數器晶振頻率為誤差1×10－9，假設需利用該計數器將10MHz晶振校準到10－7，問閘門時間應選為多少方能滿足要求？fx=1MHz，選閘門時間T＝1s，那么由±1誤差產生的測頻誤差為假設T增加為10s，那么測頻誤差為1×10－7，即可提高一個量級。結論：⑴計數器直接測頻的誤差主要有兩項：±1誤差和標準頻率誤差。⑵測量低頻時，由于±1誤差產生的測頻誤差大得驚人，例如fx=10Hz，T＝1s，那么±1誤差引起的測頻誤差可到達10%，所以，測量低頻時不宜采用直接測頻方法8、用一臺5位十進電子計數器測量頻率，選用0.1s的閘門時間。假設被測頻率為10KHz，那么測頻分辨率為多少？量化誤差〔相對誤差值〕為多少？如果該計數器的最大閘門時間為10s，那么在顯示不溢出的情況下，測量頻率的上限為何值？9、欲用電子計數器測量一個fx=200Hz的信號頻率，采用測頻〔選閘門時間為1s〕和測周〔選時標為0.1μs〕兩種方法。

〔1〕試比較這兩種方法由±1誤差所引起的測量誤差；

〔2〕從減少±1誤差的影響來看，試問fx在什么頻率范圍內宜采用測頻方法，什么范圍宜采用測周方法？欲用電子計數器測量一個fX=200Hz的信號頻率，采用1、采用某電壓表〔正弦有效值刻度〕測量峰值相等〔Vp=5V〕的正弦波、方波、三角波，發現讀數相同，那么該表為____檢波方式，讀數____。2、某數字電壓表的最大計數容量為19999，通常稱該表為________位數字電壓表；假設其最小量程為0.2V，那么其分辨力為________。3、用峰值電壓表測量某一電壓，假設讀數為1V，那么該電壓的峰值為____伏。一臺位DVM，因有誤差為，那么在2V量程上的滿度誤差為____4.雙斜積分式DVM基準電壓Vr=10V，第一次積分時間T1=100ms，時鐘頻率f0=100kHz，問：〔1〕該DVM為多少位的電壓表？〔2〕該DVM的分辨力為多少？〔3〕DVM顯示出T2時間內的計數值N2=5600，問被測電壓Vx=?5、利用正弦有效值刻度的均值表、峰值表、有效值表測量正弦波、方波和三角波，讀數均為10V，試求三種波形信號的有效值分別為多少?6、甲、乙兩臺數字電壓表，甲的顯示屏顯示的最大值為9999，乙為19999，問：①它們各是幾位的數字電壓表，是否有超量程能力？②假設乙的最小量程為200mV，是否有超量程能力？其分辨力為多少？③假設乙的根本誤差為，用2V擋測量Ux＝1.56V電壓時，絕對誤差為多少？1交流電橋平衡必須同時滿足兩個條件:_____平衡條件和____平衡條件。2選擇阻抗測量的方法時,需要考慮很多的因素,一般來講,有____,____,_____,______。頻率覆蓋范圍，測量量程，測量精度，操作的方便性1、用示波器觀測正弦波時，熒光屏上得到如下圖波形，試分析示波器哪個局部工作不正常?2、用雙蹤示波器觀測兩個同頻率正弦波a，b，假設掃描速度為20us/cm，而熒光屏顯示兩個周期的水平距離是8cm，問：

〔1〕兩個正弦波的頻率是多少？

〔2〕假設正弦波a比b相位超前1.5cm，那么兩個正弦波相差為多少？用弧度表示。3、示波管由____、偏轉系統和熒光熒三局部組成。

4、示波器熒光屏上，光點在鋸齒波電壓作用下掃動的過程稱為____。

5、調節示波器“水平位移〞旋鈕，是調節____的直流電位。6、當示波器兩個偏轉板上都加_____時，顯示的圖形叫李沙育圖形，這種圖形在_____和頻率測量中常會用到。7、示波器為保證輸入信號波形不失真，在Y軸輸入衰減器中采用_______電路。8、示波器的“聚焦〞旋鈕具有調節示